1. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Conceitos BásicosConceitos Básicos
dede
Geodésia e CartografiaGeodésia e Cartografia
Alexandre Rocha
Técnico de Exploração de Petróleo
UO-AM / EXP / GDS
chave: bsct
email: rocha.alexandre@petrobras.com.br
telefone: (92) 3616-6844 / rota 845
2. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Estrutura do curso
Conceitos de Geodésia e Cartografia
Teoria do Sistema Navstar GPS
Configuração de Receptores
Prática de Campo
Uso dos Aplicativos Trackmaker e Google Earth
3. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
GeodésiaGeodésia
“...é a ciência que tem como objetivo determinar a forma, dimensões
e o campo de gravidade da Terra.”
“...é a ciência do levantamento e do mapeamento terrestre.”
6. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Datum ou Sistema GeodésicoDatum ou Sistema Geodésico
Definição um elipsóide de revolução como modelo da Terra.
Posição do centro do elipsóide relativamente ao centro de massa da Terra.
Rede de Referência
Topocêntricos x Geocêntricos
Atenção:
SAD-69 e SIRGAS (oficial do Brasil)
WGS-84 => Sistema GPS
Materialização do Sistema de Referência
7. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Linha do Equador
Meridiano de Greenwich
Linhas Geodésicas de referência
8. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Coordenadas geodésicasCoordenadas geodésicas
Latitude (paralelos)
Ângulo normal ao elipsoide
Referência: Linha do Equador
Hemisfério Norte: positiva( 0°/+90°) Hemisfério Sul:negativa(0°/-90°)
Longitude (meridianos)
Ângulo normal ao elipsoide
Referência: Meridiano de Greenwich (GR)
Leste GR: positiva( 0°/+180°) Oeste de GR:negativa(0°/-180°)
Altura Elipsoidal
Distância de um ponto da superfície topográfica até o elipsoide
medida a sua normal.
Atenção:
O sistema GPS fornece a altura elipsoidal
9. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Coordenadas geodésicasCoordenadas geodésicas
10. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Parâmetros de Transformação entre Sistemas Geodésicos
X
Y
Z
X
Y
Z
P
DX
DYDZ
Fonte: Rafael GenroFonte: Rafael Genro
12. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Parâmetros de Transformação SADBSOL -> SIRGAS2000
13. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Altura Elipsoidal referenciada ao Elipsoide >>> Altera com a mudança de Daum
Altura Ortométrica referenciada ao Geóide (NMM)
Conhecer a ondulação Geoidal (N)
AltimetriaAltimetria
14. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
CartografiaCartografia
“...é a ciência que tem como objetivo representar a superfície da Terra
em uma superfície plana."
“...a representação de uma superfície esférica sobre o plano só é possível
por meio de projeções cartográficas...”
15. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Projeção CartográficaProjeção Cartográfica
Não existe solução única e perfeita para o problema da cartografia
16. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Diversas ProjeçõesDiversas Projeções
17. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Projeção UTMProjeção UTM
Universal Transversa de Mercato
Características:Características:
Desenvolvido durante a Segunda Guerra
Cilindrica
Secante
Analítica
Conforme
Recomendado pela UGGI ((União Geodésica e Geofísica Internacional) em 1951.
Utilizado na produção cartográfica nacional (IBGE)
18. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Fuso UTMFuso UTM
A superfície de referência é dividida em 60 fusos com 6° de amplitude
Cada fuso tem um Meridiano Central ( MC)
Origem na intersecção do Equador com o MC
Limite de +/- 80° de latitude
Coordenadas plano-retangulares designadas por N(norte) e E(leste)
Coordenadas UTM na origem
N=10.000.000,00 (no Equador)
E= 500.000,00 (no MC)
Informar sempre o fuso(MC) quando se trabalhar com coordenadas UTM.
20. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Fator de escala (K)
Para a redução da superfície de referência ao plano UTM, utiliza-se um fator de
escala ou coeficiente de redução representado pela letra K
Elementos da Projeção TM
21. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Elementos da Projeção TM
Convergência Meridiana
É o angulo formado entre o norte de quadrícula (NQ) e o norte verdadeiro
ou geográfico (NG).
Seu valor é variável ao longo do fuso.
É nula sobre o M.C. e o Equador,
22. Curso Básico GPS de Navegação
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Fuso UTMFuso UTM
O Brasil possui 8 fusos UTM.
23. Curso Básico GPS de Navegação
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- MC 69 - MC 63 - MC 57
72º 66º 66º 60º 60º 54º
Linha do
Equador
Juruá Urucu Manaus
N = 0
+
-
E = 500.000
+-
A B C
N = 10.000.000
HemisférioNorteHemisférioSul
Fusos UTM na AmazôniaFusos UTM na Amazônia
24. Curso Básico GPS de Navegação
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CoordenadasCoordenadas
Geodésicas x UTMGeodésicas x UTM
Coordenadas
Geodésicas
Coordenadas
UTM (MC=-63°)
N = 9461433,081 m
E = 245100,095 m
Zona 20
ϕ = -04° 52' 08,00474"
λ = -65° 17' 55,95803"
h = 85,809 m
ϕ = -04° 52' 06,68076"
λ = -65° 17' 54,02481"
h = 91,125 m
SIRGAS2000 SAD69 IBGE
N = 9461394,048 m
E = 245041,564 m
Zona 20
Mudança de Datum
Diferença de 70,35m no plano UTM
Projeçãodascoordenadasnoplano
25. Curso Básico GPS de Navegação
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Parâmetros de Transformação SADBSOL -> SIRGAS2000
Nas coord. UTM
SADBSOL
SIRGAS2000
66,22 m
∆Ε= −56,212
∆Ν=−35,010
26. Curso Básico GPS de Navegação
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Mostrar no Google EarthMostrar no Google Earth
Entrada de coord. UTM e geodésicaEntrada de coord. UTM e geodésica
Urucu e SedeUrucu e Sede
28. Curso Básico GPS de Navegação
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Sistema NAVSTAR-GPS
NAVigation System with Time And Ranging
Global Positioning System
29. Curso Básico GPS de Navegação
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Posicionamento por satélite
Histórico
• 1957 – Lançamento do satélite “Sputinik” pela antiga URSS.
• 1960 – Desenvolvimento do Sistema TRANSIT pelos EUA
• 1973- Início do desenvolvimento do sistema GPS
• 1978 – Lançado o primeiro satélite GPS
• 1995 – O sistema GPS é declarado totalmente operacional
• 2009 – Modernização do sistema
Atualidade
(GNSS –Global Navigation Satellite System)
• Sistemas NAVSTAR-GPS (EUA) e GLONASS(Rússia) em operação
• Sistemas GALILEO (União Européia) e COMPASS//BEIDOU (China)
em desenvolvimento
30. Curso Básico GPS de Navegação
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Características do Sistema GPS
Sistema de rádio navegação baseado em observação de satélites
artificiais.
Desenvolvido e mantido pelo Departamento de Defesa(DoD) dos
EUA
Cobertura global
Operável 24 horas do dia
Operável sob quaisquer condição atmosférica
Sistema de referência de concepção geocêntrica –WGS84
Precisões variáveis com as técnicas de observação e tipo de
receptor
- GPS navegação: aproximadamente 15 metros
- GPS Geodésico: precisão centimétrica
31. Curso Básico GPS de Navegação
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Composição do Sistema GPS
32. Curso Básico GPS de Navegação
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Constituído por estações terrestres
distribuídas ao longo do globo
Recebem todos os sinais dos
satélites
Atualiza as posições orbitais dos
satélites
Coleta dados meteorológicas
Correção dos relógios dos satélite
Segmento de Controle
33. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
24 satélites +03 de reserva
Altura de 20.200km da superfície
terrestre
6 planos orbitais
Órbitas com 55° de inclinação
em relação ao Equador
Período de 12 horas siderais
Satélites NAVSTAR ou Space Vehicles (SVs)
Segmento Espacial
34. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Constituído pelos receptores GPS e comunidade de usuários civis ou
militares.
Os receptores convertem os sinais dos satélites (SVs) em estimativas de
posições, velocidade e tempo.
Segmento do Usuário
35. Curso Básico GPS de Navegação
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Sinais GPS
Os sinais GPS são derivados da frequência fundamental 10,23 MHz,
divididos em:
Onda Portadora
L1 - 1575,42 MHz λ=19,05cm
L2 - 1227,60 MHz λ=24,45cm
Códigos
C/A (Coarse Acquisition) 1,023MHz λ=300m
Modulado na portadora L1
P (Precise) 10,23MHz λ= 30m
Modulado nas portadoras L1e L2 portadora L1
Modernização do Sistema
Adição de novos sinais para uso civil : L2C e L5
36. Curso Básico GPS de Navegação
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Posicionamento GPS
Baseado em dois tipo de medição satélite/ receptor:
Código: Pseudodistâncias (d=v.t)
Portadora: medida de fase da onda (mais preciso)
Posicionamento absoluto
Utilizamos apenas um receptor independente >>> Navegação
Posicionamento Relativo
Utilizamos 2 receptores para correções diferencias.
Aplicações topográficas/Geodésicas
37. Curso Básico GPS de Navegação
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Cada satélite transmite continuamente um sinal que é recebido pelo receptor. Este
por sua vez, mede o tempo que os sinais demoram para chegar até ele. Multiplicando
este tempo pela velocidade do sinal (velocidade da luz), obtém-se a distância entre o
satélite e o receptor.
d = v x t
Matemática do GPS
A distância de vários satélites determina a posição através de uma equação matemática
4 Incógnitas:
-Latitude
-Longitude
-Altitude
-Tempo
Necessários 4 Equações
38. Curso Básico GPS de Navegação
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O receptor está
em algum lugar
sobre a esfera
O receptor está na esfera de centro no satélite e raio d.
39. Curso Básico GPS de Navegação
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O receptor está
em algum lugar
sobre a
circunferência
40. Curso Básico GPS de Navegação
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O receptor está sobre um dos 2 pontos
41. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
O receptor está
aqui…
42. Curso Básico GPS de Navegação
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Constelação do Sistema GPS
44. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Geometria x Precisão
A geometria dos satélites têm grande influência sobre a precisão do
posicionamento.
O índice DOP(Diluition of Precision) indica a qualidade desta
geometria.
Em receptores de navegação a precisão pode ser avaliada pelo
EPE(Erro de Posição Estimado)
45. Curso Básico GPS de Navegação
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Precisão de um GPS de Navegação
46. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Configurar o Equipamento
(Unidade, Fuso Horário, Datum,Formato de coordenadas..etc)
Leitura da sua posição
Gravando uma coordenada (waypoints)
Gravando um trajeto (tracklogs)
Navegando até um ponto (Go to)
Funções de cálculo no receptor
Recursos de mapa, bússola e altímetro
Uso do Trackmaker
Prática GPS
47. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Obrigado e Parabéns
a todos pela
participação!
MISSÃO: “Explorar e produzir gás natural e óleo na Amazônia de
forma competitiva e rentável, contribuindo para o desenvolvimento
sustentável da Região.”